Всем привет! Посмотрела этот шедевр 2006 года выпуска. Нет, я не лежала во временной капсуле! Просто в том году я фильм не видела - писала диплом, встречалась с Андреем, увлекалась разным всяким - в общем, очень занята была. Но сейчас вот в комментариях сказали про это творение. Вот @apple.mary, например, сказал(а), за что спасибо. Что ж, поглядела я. Опишу этот трэш и угар.
3:09 "Ни один учёный не объяснит, например, почему плотность воды при минусовой температуре увеличивается, а при плюсовой - уменьшается".
"Минусовая температура" - это ниже нуля. Ведь верно же? Padme.jpg Так вот, если рассматривать температуру ниже 0 градусов C, вода обычно находится в твердом состоянии (лед). Плотность льда (примерно 917 кг/м³) ниже плотности жидкой воды (примерно 1000 кг/м³). Именно поэтому лед плавает на поверхности. Убедиться в этом феномене приглашаю зимой всех желающих - на реку, озеро, пруд или лужу. Научных редакторов видео - тоже. Лёд ПЛАВАЕТ на поверхности. Не выше, а ниже, товарищи научные редакторы. Хотя какие вы нам после этого фильма вообще товарищи...
Наверное, авторы имели ввиду немного другое. Наверное они имели ввиду температурную аномалию воды: в диапазоне от 0°C до +4°C она сжимается, а не расширяется. Но аномалия не равно "необъяснённый никакими учёными феномен"! Очень даже объяснённый. Секрет кроется в строении молекулы воды (H₂O) и водородных связях между молекулами. При замерзании молекулы воды выстраиваются в упорядоченную кристаллическую решётку (как в гексагональном льде). В этой решётке каждая молекула связана с соседями водородными связями (нужно про них? Не, научному коллективу фильма - однозначно нужно, это ж химия 9 класса средней школы, а вам надо сейчас?), которые фиксируют их на определенном расстоянии. В такой структуре остается много пустот ("каналов"). Поэтому лед имеет ажурную структуру и занимает больший объем*, но содержит меньше вещества в единице объема (низкая плотность).
*Ещё один занимательный эксперимент для маленьких любителей науки с большого ТВ: положите стеклянную бутылку с водой в морозильную камеру холодильника. Будет интересно!
Спойлер: при замерзании лёд расширится и разобьёт бутыль. Вариант - выбьет пробку и замёрзнет такой себе "выпирающей сосулькой", если бутыль достаточно крепкая.
Когда лед начинает таять, кристаллическая решётка разрушается. Однако даже в жидкой воде при температуре, близкой к 0°C, сохраняются "обломки" льда - кластеры из молекул, скрепленных водородными связями. Эти кластеры всё еще достаточно крупные и рыхлые.
Когда мы начинаем нагревать воду от 0 до 4°C, происходит два конкурирующих процесса: С одной стороны - тепловое расширение: молекулы начинают двигаться быстрее, стремясь отдалиться друг от друга (как у обычных веществ). А с другой - разрушение кластеров. Молекулы воды "упаковываются" плотнее, заполняя пустоты. Этот эффект сжатия (увеличения плотности) перевешивает эффект теплового расширения.
При температуре +4°C достигается баланс. Структуры льда практически разрушены, и вода находится в своем самом плотном состоянии. Молекулы упакованы максимально близко друг к другу. При дальнейшем нагреве (выше +4°C) все эти структуры уже разрушены. Дальше вода начинает подчиняться общим законам физики: тепловое движение молекул усиливается, расстояние между ними увеличивается, и плотность начинает плавно падать.
Это действительно уникальное свойство воды спасает жизнь в водоемах зимой: вода на дне не опускается ниже +4°C, оставаясь жидкой и приемлемо теплой для рыб и растений. Но "уникальной" тоже не равно "необъяснённой". Очень даже объяснённой. Учёными.
4:34 "До сих пор у науки нет ответа на вопрос "Почему только вода - единственное вещество на планете - может находиться в трёх состояниях: жидком, твёрдом и газообразном"
А вы уже перестали пить коньяк по утрам? (c) У науки и вопроса-то такого нет, потому и ответа нет. Почти любое вещество может находиться в трёх состояниях. Например, кусок железа. При обычной температуре он твёрдый. Но стоит нагреть его до 1538 градусов Цельсиевого столба* - и он станет жидким. А при 2862 градуса - закипит и испарится. Станет газом, представьте себе. Оно, конечно, 1538 градуса в природе не случается, к счастью, даже в Ростове в июле. Но в доменной печи - бывает такая оказия, железо-то мы плавим и делаем из него всякое. Испарять железо нам особо не требуется, но, если потребуется, манипулируя температурой и давлением, испарим, уж будьте уверены.
*Это ирония, про "градусы цельсиевого столба". Один из преподов моих так говорил, разумеется, с иронией. Специально уточняю, а то пишут уже, мол, не существует такого...
Может, намёк на то, что вода встречается одновременно во всех этих трёх состояниях? Ну вот на кухне, например. В морозилке - твёрдая вода (ниже 0 градусов), в кране - жидкая (0 - 100), в кипящем чайнике (100+) газообразная... Магия, не иначе! Какие-то молекулы воды улетают и образуют газовую фазу для этого вещества и не дожидаясь 100 градусов. Но так тоже поступают все соединения: температура кипения всегда имеет статистическое значение, а не абсолютное. Нет такого, что НИ ЕДИНАЯ молекула воды не может уйти в газовую фазу, пока температура ещё не 100. Водяной пар в дыхании откуда б тогда взялся... Если вы не дракон, у вас температура выдыхаемой газовой смеси на 100, а ниже. А вода (в газообразном виде) в выдохе есть у всех. Дохните на окошко - запотеет, выдыхаемая вода сконденсируется на холодном стекле.
Не, ну точно магия. @DDessin, вы там спец по магии, подтверждаете?
4:50 Почему из всех жидкостей именно у воды самое высокое поверхностное натяжение?
Ну здрастье-приехали! А как же ртуть? Авторы фильма, вы что, урановые ломы во ртути ни разу не топили?! У воды не самое высокое, но достаточно высокое (неуникально высокое) поверхностное натяжение. Молекула воды на границе с воздухом испытывает влияние только от молекул, находящихся снизу и сбоку (в толще воды). Да, опять эти крылатые коты водородные связи. Сверху, со стороны воздуха, молекул воды почти нет, и водородную связь обустроить с молекулой в газовой фазе - нереально: та слишком быстра собой. В результате результирующая сила, для молекул поверхностного слоя воды, направлена внутрь жидкости. Поверхностный слой превращается в подобие тонкой, но очень прочной упругой плёнки.
Ох. Хронометраж у фильма - час двадцать. Это на первые 5 минут я ответила. Давайте про водородную связь всё-таки скажу пару слов. Водородная связь - это особый тип межмолекулярного взаимодействия. Это не полноценная химическая связь (как между атомами в молекуле), а скорее очень сильное электростатическое притяжение.
Она возникает между молекулами, в которых есть атом водорода, соединённый с маленьким, но очень электроотрицательным атомом - кислородом (O), азотом (N) или фтором (F). Из-за разницы в электроотрицательности общая электронная пара сильно смещается к кислороду (или фтору, или азоту). Водород практически теряет свой электрон и становится "голым" протоном с большим положительным зарядом. Этот положительный заряд начинает сильно притягиваться к отрицательному заряду атома кислорода (или фтора, или азота) соседней молекулы. Получается, молекулы как бы "держатся" за руки друг с другом (экспериментально - выяснили, что они по 5 или по 6 штук в таких мини-хороводах). Отсюда и все её "уникальные" свойства.
Такие дела. Дальше комментировать этот набор кадров про воду?
Я - Злобная Биохимичка. Воды во мне 60-70%. И в вас. И даже в авторах фильма. За донаты спасибо!